論文の概要: Multi-parameter quantum sensing and magnetic communications with a hybrid dc/rf optically-pumped magnetometer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.14214v1
• Date: Sun, 27 Aug 2023 22:17:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-29 16:17:57.300950
• Title: Multi-parameter quantum sensing and magnetic communications with a hybrid dc/rf optically-pumped magnetometer
• Title（参考訳）: ハイブリッドdc/rf光励起磁気センサによるマルチパラメータ量子センシングと磁気通信
• Authors: Micha{\l} Lipka, Aleksandra Sierant, Charikleia Troullinou, Morgan Mitchell
• Abstract要約: 我々は,1つのdc磁場成分と1つのRF磁場成分を同時に測定するハイブリッド光ポンポン磁気センサ(hOPM)を導入し,実演する。 hOPMは、dcおよびRFフィールドの両方に対してサブpT/$sqrtmathrmHz$感度を実現し、低周波数でのスピンプロジェクションノイズと高周波数での光子ショットノイズによって感度が制限される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 44.99833362998488
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We introduce and demonstrate a hybrid optically-pumped magnetometer (hOPM) that simultaneously measures one dc field component and one rf field component quadrature with a single atomic spin ensemble. The hOPM achieves sub-pT/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$ sensitivity for both dc and rf fields, and is limited in sensitivity by spin projection noise at low frequencies and by photon shot noise at high frequencies. We demonstrate with the hOPM a new application of multi-parameter quantum sensing: background-cancelling spread spectrum magnetic communication. We encode a digital message as rf amplitude, spread among sixteen very-low and low frequency channels in a noisy magnetic environment, and observe quantum-noise-limited rf magnetic signal recovery enabled by quantum-noise-limited dc noise cancellation, reaching noise rejection of \SI{15}{\decibel} at \SI{100}{\hertz} and more than \SI{20}{\decibel} at \SI{60}{\hertz} and below. We measure signal fidelity versus signal strength and extrinsic noise in communication of a digitally-encoded text message. The combination of high sensitivity, quantum-noise-limited performance, and real-world application potential makes the hOPM an ideal system in which to study high-performance multi-parameter quantum sensing.
• Abstract（参考訳）: 1つのdc磁場成分と1つのrf磁場成分を1つの原子スピンアンサンブルで同時に測定するハイブリッド光ポンピング磁気センサ(hOPM)を導入する。 hopm は dc フィールドと rf フィールドの両方に対して sub-pt/$\sqrt{\mathrm{hz}}$ の感度を達成し、低周波でのスピン投影ノイズと高周波数でのフォトンショットノイズによって感度が制限される。 我々はhOPMでマルチパラメータ量子センシングの新しい応用であるバックグラウンドキャンセリング拡散スペクトル磁気通信を実証する。 ディジタルメッセージをrf振幅として符号化し、雑音の強い磁気環境下で16極低周波および低周波チャネルに拡散し、量子ノイズ制限dcノイズキャンセリングによって可能となる量子ノイズ制限rf磁気信号回復を観測し、0si{100}{\decibel} における \si{15}{\decibel} のノイズ拒否と、0si{60}{\hertz} 以下での \si{20}{\decibel} 以上に到達する。 デジタル符号化されたテキストの通信において信号強度と信号強度と外部雑音とを計測する。 高感度、量子ノイズ制限性能、実世界の応用ポテンシャルの組み合わせにより、hOPMは高性能なマルチパラメータ量子センシングを研究する理想的なシステムとなる。

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